CO₂ storage capacity of a deep aquifer depending on the injection well location and cap rock capillary pressure

Using the Konary anticlinal structure in central Poland as an example, a geological model has been built of the Lower Jurassic reservoir horizon, and CO₂ injection was simulated using 50 various locations of the injection well. The carbon dioxide storage dynamic capacity of the structure has been determined for the well locations considered and maps of CO₂ storage capacity were drawn, accounting and not accounting for cap rock capillary pressure. Though crucial for preserving the tightness of cap rocks, capillary pressure is not always taken into account in CO₂ injection modeling. It is an important factor in shaping the dynamic capacity and safety of carbon dioxide underground storage. When its acceptable value is exceeded, water is expelled from capillary pores of the caprock, making it permeable for gas and thus may resulting in gas leakage. Additional simulations have been performed to determine the influence of a fault adjacent to the structure on the carbon dioxide storage capacity. The simulation of CO₂ injection into the Konary structure has shown that taking capillary pressure at the summit of the structure into account resulted in reducing the dynamic capacity by about 60%. The greatest dynamic capacity of CO₂ storage was obtained locating the injection well far away from the structure’s summit. A fault adjacent to the structure did not markedly increase the CO₂ storage capacity. A constructed map of CO₂ dynamic storage capacity may be a useful tool for the optimal location of injection wells, thus contributing to the better economy of the enterprise.

Na przykładzie antyklinalnej struktury Konary w centralnej Polsce zbudowano model geologiczny dolnojurajskiego poziomu zbiornikowego oraz przeprowadzono symulację zatłaczania CO₂ 50 różnymi lokalizacjami otworu zatłaczającego. Wyznaczono pojemność dynamiczną składowania dwutlenku węgla struktury dla rozpatrywanych otworów oraz opracowano mapy pojemności składowania CO₂ bez uwzględniania oraz przy uwzględnieniu ciśnienia kapilarnego. Chociaż odgrywa istotną rolę w utrzymaniu szczelności nadkładu, ciśnienie kapilarne nie zawsze jest uwzględniane w modelowaniu zatłaczania CO₂. Jest istotnym czynnikiem wpływającym na pojemność dynamiczną oraz bezpieczeństwo podziemnego składowania dwutlenku węgla. Przekroczenie jego dopuszczalnej wartości powoduje wyparcie wody z kapilar nadkładu, który staje się przepuszczalny dla gazu, co w konsekwencji może prowadzić do wycieku gazu. Wykonano dodatkowe symulacje w celu określenia, w jakim stopniu uskok w pobliżu struktury wpływa na pojemność dynamiczną dwutlenku węgla. Wyniki symulacji zatłaczania CO₂ do struktury Konary pokazały, że uwzględnienie ciśnienia kapilarnego w szczycie struktury wpłynęło na obniżenie pojemności dynamicznej o około 60%. Największą pojemność dynamiczną składowania CO₂ otrzymano, lokując otwór z dala od szczytu struktury. Obecność uskoku w sąsiedztwie struktury nie przyczyniła się znacząco do zmiany pojemności dynamicznej składowania dwutlenku węgla w tej strukturze. Mapa pojemności dynamicznej składowania CO₂ może być pomocnym narzędziem do wyboru optymalnych miejsc do zatłaczania tego gazu, przyczyniając się do podniesienia ekonomiki przedsięwzięcia.